[發(fā)明專利]非透射固體表面尿素水溶液液膜多參數的測量裝置及方法

在審

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• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107421909A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設計）人: 楊薈楠;蔣永;吳威;陳晶晶
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01N21/3577
• 分類號: G01N21/3577
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司31204
• 代理人: 郁旦蓉

技術領域

本發(fā)明涉及測量裝置及測量方法，具體涉及一種非透射固體表面尿素水溶液液膜多參數的測量裝置及方法。

背景技術

液膜形成的現象廣泛地存在于各種工業(yè)過程中，例如在水平管降膜蒸發(fā)器中水滴撞擊換熱管表面液膜的形成，以及選擇性催化還原系統(SCR)中汽車尾氣排放管上的尿素水溶液液膜的形成等。

但是在實際工業(yè)過程中，液膜形成的現象都是發(fā)生在非透射表面上，然而傳統的測量方法只能對透射表面上的液膜進行測量，導致非透射表面的液膜的參數無法測量。

另外，傳統的測量方法只能實現對液膜的單個參數的測量，無法同時測量液膜的多個參數。

發(fā)明內容

本發(fā)明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種非透射固體表面尿素水溶液液膜多參數的測量裝置及方法。

本發(fā)明提供了一種非透射固體表面尿素水溶液液膜多參數的同步測量裝置，具有這樣的特征，包括：四個激光光源，用于產生四束波長不同的激光；波分復用器，對四束激光進行耦合形成一束發(fā)散光；準直器，將發(fā)散光形成平行光并進行聚焦；非透射固體表面，用于承載尿素水溶液液膜；凸透鏡，對液膜表面的光以及非透射固體表面的光進行聚焦；積分球，具有入口以及出口，入口用于收集凸透鏡聚焦的光；出口用于將積分球內多次反射的光輸出；多模光纖，對積分球輸出的光進行進行傳輸；非球面鏡，用于增大多模光纖傳輸的光的直徑；光柵，將經過非球面鏡的光進行分束，分成四束波長不同的光；光譜采集構件，用于接收四束光的強度，以及計算機，與光譜采集構件連接，對四束光進行分析，得到尿素水溶液液膜的多個參數。

在本發(fā)明提供的非透射固體表面尿素水溶液液膜多參數的同步測量裝置中，還可以具有這樣的特征，還包括：透鏡組，其中，該透鏡組位于積分球以及光膜多纖之間，用于對積分球輸出的光進行聚焦。

在本發(fā)明提供的非透射固體表面尿素水溶液液膜多參數的同步測量裝置中，還可以具有這樣的特征：其中，四個激光光源均為半導體激光器。

在本發(fā)明提供的非透射固體表面尿素水溶液液膜多參數的同步測量裝置中，還可以具有這樣的特征：其中，光譜采集構件為四個光電探測器。

在本發(fā)明提供的非透射固體表面尿素水溶液液膜多參數的同步測量裝置中，還可以具有這樣的特征：其中，多個參數為尿素水溶液液膜的厚度、溫度、濃度以及其他因素造成的光強衰減。

本發(fā)明還提供了上述非透射固體表面尿素水溶液液膜多參數的同步測量裝置的測量方法，包括：采用四個激光光源產生四束波長為V₁、V₂、V₃、V₄的激光；采用波分復用器對四束激光進行耦合形成一束發(fā)散光；采用準直器將發(fā)散光形成平行光并進行聚焦；采用非透射固體表面承載尿素水溶液液膜，記錄非透射固體表面的反射光強I_ti(i＝1,2,3,4)；采用凸透鏡對液膜表面的光以及非透射固體表面的光進行聚焦；采用具有入口以及出口的積分球，入口用于收集凸透鏡聚焦的光；出口用于將積分球內多次反射的光輸出；采用多模光纖對積分球輸出的光進行進行傳輸；采用非球面鏡增大多模光纖傳輸的光的直徑；采用光柵將經過非球面鏡的光進行分束，分成四束波長為V₁、V₂、V₃、V₄的光；采用光譜采集構件接收四束波長為V₁、V₂、V₃、V₄的光的強度，并記錄光的背景光光強I_oi(i＝1,2,3,4)，以及采用與光譜采集構件連接計算機，對四束光的反射光強I_ti(i＝1,2,3,4)以及背景光光強I_oi(i＝1,2,3,4)進行分析，通過聯立以下公式：

K_i＝f(T),i＝(1,2)

K_i＝f(c),i＝3

得到尿素水溶液液膜的多個參數，多個參數為尿素水溶液液膜的厚度、溫度、濃度以及其他因素造成的光強衰減，其中，上述公式中I_ti為反射光強、I_oi為背景光光強、T為溫度、d為厚度、c為濃度、u為其他因素造成的光強衰減。

發(fā)明的作用與效果